(57)【要約】【課題】  現像装置の小型化に伴って現像剤量が少ない場合に、プリント速度を高速化しても、高画像面積の画像の連続出力で横方向の画像濃度差が発生しない画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像剤担持体１２側の循環している現像剤の上流側のＧｐをＧｐ１、下流側のＧｐをＧｐ２とすると、Ｇｐ１＞Ｇｐ２なる関係を有し、さらにレーザ光の発光時間のｄｕｔｙを主走査方向で変化させる機能を持ち、ハイライト部から中間調の画像部に対し、主走査方向の上記循環する現像剤の上流側に対応するｄｕｔｙをｄ１、下流側に対応するｄｕｔｙをｄ２とすると、ｄ１＞ｄ２となるように発光時間を制御する画像形成装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、対向する位置に画像処理部からの信号に基づいてレーザダイオードを発光させて像担持体に照射して潜像を形成し、像担持体に所定の間隔Ｇｐで近接する現像剤担持体により潜像にトナーを現像させて画像形成する画像形成装置において、
磁性体のキャリアとトナーからなる２成分現像剤を用い、現像剤担持体に平行に配置された２本のスクリューにより現像剤を循環させる攪拌部を有し、現像剤担持体に担持される現像剤は現像剤担持体と近接したスクリュー側の剤と入れ替わりながら攪拌され、現像剤担持体と離れたスクリュー側にトナーが補給される構成を持ち、現像剤担持体側の循環している現像剤の上流側のＧｐをＧｐ１、下流側のＧｐをＧｐ２とすると、Ｇｐ１＞ Ｇｐ２なる関係を有し、さらにレーザ光の発光時間のｄｕｔｙを主走査方向で変化させる機能を持ち、ハイライト部から中間調の画像部に対し、主走査方向の上記循環する現像剤の上流側に対応するｄｕｔｙをｄ１、下流側に対応するｄｕｔｙをｄ２とすると、ｄ１＞ｄ２となるように発光時間を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を発光させて静電潜像を形成し、二成分現像剤を用いて可視像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成プロセスでは、感光体表面を露光して、当該感光体の表面に静電潜像を形成し、次にこの感光体表面に現像剤を接触させて現像剤中のトナーを静電潜像に潜像付着させ、トナー像に顕像化する。このトナー像を、感光体表面から紙上に転写して定着させると、静電潜像の対応した画像が紙の表面に形成される。現像剤としては、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤と、磁性トナー等による一成分現像剤とがあるが、磁性キャリアが現像剤の攪拌、搬送、帯電などの機能を分担し、現像剤として機能分離がなされるため制御性が良いなどの理由で二成分現像剤が多く用いられている。
【０００３】
近年、上記のように構成されるカラー画像形成装置等においては、さらなる小型化が必要とされている。
例えば特許文献１の発明では、二成分現像剤を現像ローラに供給しつつ撹拌と搬送を行ないつつ循環させる現像装置において、現像ローラまわりに、該現像ローラに現像剤を汲み上げる剤汲み上げ領域と、現像後の現像ローラから現像剤を離す剤離し領域下を設け、それぞれの領域の近傍にスクリュー式の撹拌搬送部材を設けて現像剤の往路と復路を構成し、現像ローラの長手方向両端部を除く中央部で上記各撹拌搬送部材間を仕切板で仕切ると共に、該仕切板の両端部近傍で往路と復路とを汲み上げ路、降下路で繋いで現像剤の循環路を構成し、往路で剤を現像ローラに供給しつつ撹拌と搬送を行なう構成とすることで、現像装置の横寸法を小さくし、かつ高画質の現像を可能としている。
【０００４】
また、このような装置の小型化に伴い、現像剤量の低減も必要となっている。しかし、現像剤量を低減したときに以下のような問題が生じる。
すなわち、現像でトナーが消費されたスリーブ上の現像剤が、現像剤攪拌部の現像剤と入れ替わりながら現像剤が横に搬送されていくが、横に搬送されながら消費されたトナーの分だけ現像剤中のトナー量が低減し、これにより現像スリーブ側の現像剤のトナー濃度が、横方向で低減することになる。
【０００５】
上記のような状態となった場合、画像面積が少ない画像のときはトナー濃度の差は小さいが、全面ベタ画像のような高画像面積の画像を連続出力すると、横方向のトナー濃度の差は大きくなる。また、トナー濃度（平均値）が同じでも現像剤量が少ないと合計トナー量が少ないので、同じ量のトナーが消費されたときに横方向のトナー濃度低下は大きくなる。このトナー濃度低下に伴って、高画像面積の画像を連続出力したときに感光体ドラムへの現像トナー量が横方向で低下するので、画像濃度の左右差が生じるという問題が発生する。この問題は上記のように現像剤量が少ないときに顕著となり、現像剤量が同じであってもプリント速度が速いと、単位時間当りに消費されるトナー量が多くなるので画像濃度差が大きくなりやすい。
【０００６】
このような横方向でのトナー濃度差を低減するため、攪拌しているスクリューの回転数を上げて、剤の循環速度を速くするという対策がある。
例えば、特許文献２に記載の発明においては、現像剤担持体の現像剤搬送量に対して、回収スクリューに充分な現像剤搬送量をもたせ、また、回収スクリューの現像剤搬送量に対して、攪拌スクリュー又は搬送スクリューの現像剤搬送量を上回らせる事により、現像装置内部の現像剤の流れを円滑にする。これにより、現像剤の滞留による現像剤担持体へ供給する現像剤量が不足すること、また、それに伴う画像濃度ムラを防止し、また、連続大量プリント時や高速プリント時に発生するトナー濃度低下や画像濃度低下等の問題が解消し、さらに カラー画像形成装置における各色の画像濃度を均一に保持し、高画質のカラー画像を得る事ができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２６３０１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６３０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スクリューの回転数を上げると現像剤へのストレスが大きくなり、経時でのキャリアの膜削れ量が増加したり、トナーの外添剤やＷＡＸ等がキャリア表面にスペントして帯電性が劣化するという問題が発生しやすくなる。
【０００９】
そこで本発明は、上記事情に鑑み、現像装置の小型化に伴って現像剤量が少ない場合に、プリント速度を高速化しても、高画像面積の画像の連続出力で横方向の画像濃度差が発生しない画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記解決するためのするための手段である本発明の特徴を以下に挙げる。  
１．本発明は、像担持体と、画像処理部からの信号に基づいてレーザダイオードを発光させて像担持体に照射して潜像を形成し、像担持体に所定の間隔Ｇｐで近接する現像剤担持体により潜像にトナーを現像させて画像形成する画像形成装置において、磁性体のキャリアとトナーからなる２成分現像剤を用い、現像剤担持体に平行に配置された２本のスクリューにより現像剤を循環させる攪拌部を有し、現像剤担持体に担持される現像剤は現像剤担持体と近接したスクリュー側の剤と入れ替わりながら攪拌され、現像剤担持体と離れたスクリュー側にトナーが補給される構成を持ち、現像剤担持体側の循環している現像剤の上流側のＧｐをＧｐ１、下流側のＧｐをＧｐ２とすると、Ｇｐ１＞Ｇｐ２なる関係を有し、さらにレーザ光の発光時間のｄｕｔｙを主走査方向で変化させる機能を持ち、ハイライト部から中間調の画像部に対し、主走査方向の上記循環する現像剤の上流側に対応するｄｕｔｙをｄ１、下流側に対応するｄｕｔｙをｄ２とすると、ｄ１＞ｄ２となるように発光時間を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
したがって、上記解決するための手段によって、本発明の画像形成装置は、装置の小型化に伴って現像剤量を少なくした場合に、プリント速度を高速化しても、高画像面積の画像の連続出力において横方向の画像濃度差が発生しない画像形成装置とすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明で用いられる二成分現像装置の構成を示すものである。
像担持体１１（以下、感光体ドラムと記す）が図の矢印の方向に回転し、現像剤担持体１２（以下、現像スリーブと記す）が非常に狭い間隔Ｇp（以下、現像ギャップと記す）で感光体ドラムに近接している。
現像剤攪拌部１３には、トナーと磁性体のキャリアからなる２成分現像剤が、現像スリーブ１２と平行に配置された２本のスクリューにより循環しながら攪拌され、トナーが帯電してキャリアに付着している状態となっている。
現像スリーブ１２は内部に固定されたマグネットを有し、スリーブが図１の矢印方向に回転することにより、現像剤が磁力により汲み上げられ、感光体ドラム１１と現像スリーブ１２の対向部で磁気ブラシを形成する。現像スリーブ１２の表面速度（現像スリーブ線速）は感光体ドラム１１の表面速度（感光体線速）より速く設定し、磁気ブラシの先端が感光体を摺擦することによりトナーが供給される。
現像スリーブ１２に印加しているバイアスと感光体ドラムの潜像電位との電位差（以下、現像ポテンシャルと記す）により、マイナスに帯電しているトナーが潜像に付着する。
【００１３】
図２は、図１で示した現像剤攪拌部１３を模式的に示したものである。
トナー補給口が１７の位置にあり、上部から必要な量のトナーが補給される。スクリュー１５により補給したトナーをキャリアと攪拌しながら、現像剤を図２の矢印方向へ搬送し、仕切り１６で仕切られていない端部でトナー補給口のある側から現像スリーブ側へ現像剤が搬送される。現像スリーブ側では反対方向に剤を搬送し、端部でトナー補給口のある側へ現像剤が搬送され、現像剤が循環する。
【００１４】
本発明の課題は、高画像面積の画像の連続出力での、感光体ドラム上の現像トナー量の横方向の差を低減することである。
２成分現像での現像トナー量を表す近似式として良く知られているＬ．Ｂ．Ｓｃｈｅｉｎの式（１）を以下に示す。（以下、（現像トナー重量）／（現像面積）をＭ／Ａと記す）
【００１５】
【数１】
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（トナー帯電量）／（トナー重量）はトナー濃度が高いと低く、トナー濃度が低いと高くなる。この事から、式１より、トナー濃度が高いと感光体上Ｍ／Ａが多く、トナー濃度が低いと感光体上Ｍ／Ａが少なくなる。そのため、前述のように、高画像面積の画像を連続出力したときに感光体への現像トナー量が横方向で低下するので、画像濃度の左右差が生じるという問題が発生する。
【００１６】
図３は、感光体上Ｍ／Ａと、転写及び定着後の画像濃度の関係を示したものである。画像濃度はＸ−Ｒｉｔｅ社の分光測色計を用いて測定した。図のように、感光体上Ｍ／Ａが０．５ｍｇ／ｃｍ２程度になると画像濃度はほとんど飽和して、それ以上トナー付着量が増加しても画像濃度はほとんど変化しない。
この飽和するときの感光体上Ｍ／Ａの値及び画像濃度は、トナーの粒径や着色度によって異なるが、感光体上Ｍ／Ａに対する画像濃度は必ずこのような傾向になる。図３の例で、例えばベタ画像での感光体上Ｍ／Ａを０.７ｍｇ／ｃｍ２となるように現像条件を設定すると、トナー濃度が低下したために感光体上Ｍ／Ａが０.５ｍｇ／ｃｍ２程度まで低下しても、画像濃度はほとんど変化しないので、画像濃度の左右差は発生しない。
【００１７】
しかし、ベタ画像での感光体上Ｍ／Ａを０.７ｍｇ／ｃｍ２となるように現像条件を設定するためには、現像ポテンシャルを大きくしなければならないので、帯電電圧を高くしなければならず、感光体へのストレスが増加する。また、トナー消費量が多い条件となるので、同じ枚数を出力するために必要なトナー量が多くなり、ランニングコストが高くなる。
このようにベタ画像での感光体上Ｍ／Ａの設定を多くすると様々な弊害があり、要求される画像濃度が出るために必要な０.５ｍｇ／ｃｍ２程度にしなければならない。このとき横方向で感光体上Ｍ／Ａが低下すると、図３からわかるように画像濃度が低下する。
【００１８】
そこで、本発明は、以下のようにして横方向の濃度差を低減するものである。
現像剤担持体側の循環している現像剤の上流側のＧｐをＧｐ１、下流側のＧｐをＧｐ２とすると、
【００１９】
【数２】
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となるように現像ギャップＧｐを設定する。このとき上記式１から現像ギャップＧｐによって現像トナー量は変わり、Ｇｐが広いと感光体上Ｍ／Ａが少なく、Ｇｐが狭いと感光体上Ｍ／Ａが多くなる。これにより高画像面積の画像を連続出力したときのトナー濃度差による差を打ち消して、横方向の感光体上Ｍ／Ａをほぼ均一にすることができる。
【００２０】
しかし、画像面積が高くないハーフトーン部や、画像面積が高くても縦方向に短い画像の現像では、トナー消費量が少ないので横方向のトナー濃度差は殆ど無い。そのため上記式２の関係による感光体上Ｍ／Ａの横方向の差が大きく出るようになり、反対方向の画像濃度差が発生してしまう。
このため本発明では、レーザ光の発光時間のｄｕｔｙを主走査方向で変化させる機能を持ち、ハイライト部から中間調の画像部に対し、主走査方向の上記循環する現像剤の上流側に対応するｄｕｔｙをｄ１、下流側に対応するｄｕｔｙをｄ２とすると、
【００２１】
【数３】
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式３を満足するように発光時間を制御する。
【００２２】
図４は、発光時間のｄｕｔｙについて説明したものである。なお、図４は３×３ディザマトリックスを用い、２×１ドットを露光するときの場合である。ｄｕｔｙ：１００％で露光するときは、図４（ａ）のように露光を行なう。これに対しｄｕｔｙ：７５％で露光するときは、図４（ｂ）のようになる。ｄｕｔｙを変化させることにより、潜像の面積を変化させ、平均の潜像電位を変化させることができる。これにより、現像ポテンシャルが変わるので、感光体上Ｍ／Ａも変化する。上記式３の関係になるように制御することによって、画像面積が高くないハーフトーン部のときに、式２を満足する構成のために生じる反対方向の画像濃度差を打ち消し、ハーフトーン部でも横方向の感光体上Ｍ／Ａをほぼ均一にすることができる。
ベタ画像のときは、１００％ｄｕｔｙで露光しないとベタ画像の潜像電位とならないので、式３の関係ではなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明で用いられる二成分現像装置の構成を示すものである。
【図２】図１で示した現像剤攪拌部を模式的に示したものである。
【図３】感光体上Ｍ／Ａと、転写及び定着後の画像濃度の関係を示したものである。
【図４】発光時間のｄｕｔｙについて説明したものである。
【符号の説明】
【００２４】
１１    像担持体（感光体ドラム）
１２    現像剤担持体（現像スリーブ）
１３    現像剤攪拌部
１５    スクリュー
１６    仕切り
１７    トナー補給口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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